煤礦掘進(jìn)工作面智能化改造方案探討

王耀鵬 齊如意

摘要：現(xiàn)當(dāng)今，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，為了解決煤礦掘進(jìn)工作面自動化改造過程中存在的諸多難點，全面闡述掘進(jìn)工作面設(shè)備的自動化改造方向及技術(shù)手段。煤礦掘進(jìn)工作面設(shè)備的移動特性較高，巷道掘進(jìn)過程中前方地質(zhì)條件復(fù)雜且無法全部探明，生產(chǎn)過程中粉塵濃度高可見度低，致使在掘進(jìn)設(shè)備控制的遠(yuǎn)程化與無人化改進(jìn)方面存在較大困難。移動設(shè)備的數(shù)據(jù)上傳，連續(xù)掘進(jìn)機的行走導(dǎo)航，低可見度下運行設(shè)備的視頻監(jiān)控，運輸系統(tǒng)的自動化等問題都是制約掘進(jìn)工作面無人化改造的技術(shù)難點。針對當(dāng)前煤礦掘進(jìn)工作面使用的設(shè)備和生產(chǎn)工藝，利用現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)，探索將掘進(jìn)工作面設(shè)備進(jìn)行自動化控制功能改造的方法，以實現(xiàn)煤礦掘進(jìn)工作面的少人化，為未來智慧礦山模式下的無人化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煤礦掘進(jìn)工作面;智能化;改造方案

引言

在各種科技手段逐漸發(fā)展中，煤礦掘進(jìn)施工融合了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機技術(shù)以及微電子技術(shù)，實現(xiàn)自動化的處理，可以有效地降低安全隱患問題，提升施工作業(yè)的安全性。在煤礦掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)發(fā)展中，為了提升掘進(jìn)作業(yè)的綜合性，提升綜采作業(yè)的安全性，要合理利用煤礦掘進(jìn)工作面自動化技術(shù)，通過科學(xué)的方式進(jìn)行施工，達(dá)到推動我國煤炭行業(yè)持續(xù)發(fā)展的目的。

1巷道掘進(jìn)效率影響因素分析

1）巷道掘進(jìn)方案不合理。由于井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，巷道頂板存在著完整態(tài)、頂板破碎態(tài)二種狀態(tài)，而井下采用掘進(jìn)機截割作業(yè)時均采用了順時針的巷道截割方案，導(dǎo)致在截割頂板破碎態(tài)時極易出現(xiàn)塌方，影響井下實際巷道掘進(jìn)效率。

2）施工工序分布不合理。井下巷道掘進(jìn)時，需要大量的人員相互配合作業(yè)，但由于管理制度落后，導(dǎo)致在井下實際作業(yè)時，多種作業(yè)工序只能串行，極大地影響了煤礦井下巷道掘進(jìn)效率和安全性。

2掘進(jìn)工作面自動化改造方案

2.1智能掘進(jìn)機導(dǎo)航

激光制導(dǎo)是將激光接收器置于被導(dǎo)航設(shè)備上，激光對準(zhǔn)目標(biāo)照射，設(shè)備在激光波束內(nèi)行走。由于激光束方向性好散角小，制導(dǎo)精度極高，所以智能掘進(jìn)機使用激光制導(dǎo)產(chǎn)生的誤差很小，滿足掘機生產(chǎn)截割工程質(zhì)量的要求。在智能掘進(jìn)機“切槽”和“采垛”進(jìn)刀位置分別安裝激光發(fā)射器，在智能掘進(jìn)機上安裝激光導(dǎo)航裝置，智能掘進(jìn)機司機使用手動控制模式將智能掘進(jìn)機調(diào)至“切槽”或“采垛”進(jìn)刀位置，然后智能掘進(jìn)機在導(dǎo)航自動模式下開始記憶割煤（巖石）。當(dāng)前煤礦智能掘進(jìn)機普遍采用變頻器驅(qū)動行走牽引電機，所以將激光制導(dǎo)監(jiān)測到的智能掘進(jìn)機偏移量轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)頻信號，采用PID控制技術(shù)可以很好地完成機身糾偏調(diào)整。在智能掘進(jìn)機機身安裝雙軸水平傾角傳感器，監(jiān)測智能掘進(jìn)機機身前后與左右2個方向的水平傾斜角度，智能掘進(jìn)機控制計算機實時比對機身水平傾斜量以及激光導(dǎo)航偏移量，當(dāng)傾斜量或偏移量超過限定值則認(rèn)定智能掘進(jìn)機超偏，控制計算機立即停止智能掘進(jìn)機移動，等待智能掘進(jìn)機司機人工干預(yù)排查。

2.2支護(hù)方案優(yōu)化

在傳統(tǒng)的單錨桿支護(hù)方案中，錨桿的間距為700mm×700mm，支護(hù)密度大、支護(hù)效率低、成本高，因此在對井下巷道結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析后，在服務(wù)年限時間長的巷道，提出了采用錨網(wǎng)索支護(hù)+注漿加固方案，同時為了提升巷道支護(hù)的穩(wěn)定性，在錨桿之間采用焊接圓鋼，提高在礦壓波動下的穩(wěn)定性。為了提升在頂板破碎區(qū)域的支護(hù)穩(wěn)定性，需要在巷道內(nèi)進(jìn)行注漿加固，注漿時可以選擇ZBQS-12/10型便攜式注漿泵，注漿材料選用快速速凝材料，為了確保注漿效果，需要采用交錯注漿，注漿完成后利用袋式封孔方式進(jìn)行快速封孔，保證注漿液能夠快速進(jìn)入到巖層內(nèi)采用錨網(wǎng)索支護(hù)+注漿加固的方案具有支護(hù)效果好、可靠性高的優(yōu)點，有效提升了巷道井下支護(hù)的可靠性。

2.3膠帶輸送機自動化改造

掘進(jìn)工作面膠帶輸送機運煤產(chǎn)生的煤流為非連續(xù)性煤流，且膠帶輸送機運煤卸煤周期無法固定，如果膠帶輸送機持續(xù)運行會導(dǎo)致電能的浪費和設(shè)備的磨損。將膠帶輸送機驅(qū)動控制閥更換為電磁閥，在智能化掘進(jìn)機二運漏斗前部安裝超聲波探測器，當(dāng)掘進(jìn)機二運上渣塊離漏斗低于2米時，接通電磁閥電路使其動作，開啟膠帶輸送機，當(dāng)掘進(jìn)機二運漏斗的超聲波檢測渣塊遠(yuǎn)離2m以上后，使電磁閥電路延時3min切斷，停止膠帶輸送機，完成出渣閉環(huán)，最終使掘進(jìn)機二運與膠帶輸送機形成聯(lián)動。

2.4對智能化掘進(jìn)機進(jìn)行應(yīng)用

一些發(fā)達(dá)國家都會利用智能化掘進(jìn)機進(jìn)行煤炭開采，在巷道開采過程中對智能化掘進(jìn)機進(jìn)行應(yīng)用，可以有效促進(jìn)煤炭開采工作的順利進(jìn)行，不僅使掘進(jìn)機的工作更加安全，還可以使開采的工作效率顯著提高。因此就需要在我國煤炭開采技術(shù)的應(yīng)用過程中，加強對國外先進(jìn)技術(shù)的不斷引進(jìn)，并且要結(jié)合煤礦的實際情況對開采技術(shù)進(jìn)行選擇，對連續(xù)開采設(shè)備進(jìn)行合理應(yīng)用。隨著我國煤礦企業(yè)的不斷發(fā)展，在許多大型煤炭企業(yè)中，已經(jīng)逐漸引進(jìn)了大量的智能化掘進(jìn)機進(jìn)行煤炭開采，在多巷掘進(jìn)和掘支平衡過程中對采煤機進(jìn)行應(yīng)用，可以使其技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮，顯著提升掘進(jìn)工作的效率。在對連續(xù)采煤機的研究過程中，發(fā)現(xiàn)采掘一體化為連續(xù)采煤機的工作原理，對這種方式進(jìn)行合理應(yīng)用，不僅可以使采掘速度進(jìn)一步提升，還可以為掘進(jìn)工作的安全性提供保障。同時連續(xù)采煤機具有比較緊湊的布置，在煤礦掘進(jìn)過程中主要是對串流電機進(jìn)行使用，從而明顯提高連續(xù)采煤機的牽引性能，并且這種采煤機具有較長的使用壽命。（再審下吧，看看符不符合主題）

結(jié)語

在煤礦的實際掘進(jìn)過程中，要結(jié)合煤礦的實際情況與環(huán)境，對掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用，同時要加強對國外先進(jìn)技術(shù)引入，對掘進(jìn)技術(shù)進(jìn)行不斷的優(yōu)化與創(chuàng)新，對掘進(jìn)工作進(jìn)行逐漸的完善，不斷積累相關(guān)工作經(jīng)驗，從而使煤礦掘進(jìn)工作的效率顯著提升，進(jìn)一步保證掘進(jìn)工作的安全，為掘進(jìn)工作的順利進(jìn)行提供保障，有效推動煤礦企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

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